1、海绵城市：水生态文明社会海绵城市：水生态文明社会建设发展模式的若干探讨 建设发展模式的若干探讨 发言提纲发言提纲 1.关于生态文明社会建设与可持续发展 1.关于生态文明社会建设与可持续发展 2.城镇化LID开发国际经验、动向与国内发展 2.城镇化LID开发国际经验、动向与国内发展 3.我国城镇化的低影响建设理念的若干思考 3.我国城镇化的低影响建设理念的若干思考 4.海绵城市建设的主要科技问题的讨论 4.海绵城市建设的主要科技问题的讨论 5.小结：建设海绵城市的几点建议 5.小结：建设海绵城市的几点建议 1.1.关于生态文明社会建设与 关于生态文明社会建设与 可持续发展 可持续发展 若干认知：2、人类文明的重大进步若干认知：人类文明的重大进步 人类经历了人类经历了原始文明、农业文明、工业文明原始文明、农业文明、工业文明三个阶段，人类即将迈入新的生态文明阶段。农业文明是“黄色文明”，工业文明是“黑色文明”，三个阶段，人类即将迈入新的生态文明阶段。农业文明是“黄色文明”，工业文明是“黑色文明”，生态文明就是“绿色文明”，生态文明是人类对工业文明进行深刻反思的成果，是人类文明的重大进步生态文明就是“绿色文明”，生态文明是人类对工业文明进行深刻反思的成果，是人类文明的重大进步。生态文明突出生态的重要，。生态文明突出生态的重要，强调尊重和保护环境、人类在改造自然的同时必须尊重和爱护自然，而不能随3、心所欲。强调尊重和保护环境、人类在改造自然的同时必须尊重和爱护自然，而不能随心所欲。文明包括物质、政治、精神、生态等文明。文明包括物质、政治、精神、生态等文明。生态文明并不是要求人们在自然面前无所作为，而是在把握自然规律的基础上利用自然，改造自然，为人类服务生态文明并不是要求人们在自然面前无所作为，而是在把握自然规律的基础上利用自然，改造自然，为人类服务，在这一点上是与物质文明一致的。人类的发展不仅要讲究代内公平，而且要讲究，在这一点上是与物质文明一致的。人类的发展不仅要讲究代内公平，而且要讲究代际之间的公平 代际之间的公平 文化存在于人类生存的始终，文化存在于人类生存的始终，人类在文明社会之4、前便已产生原始文化，文明则是人类文化发展的一定阶段；人类在文明社会之前便已产生原始文化，文明则是人类文化发展的一定阶段；广义的“文明”是文化发展积极成果的总和广义的“文明”是文化发展积极成果的总和，指良好的生活方式和精神风尚，物质文明、精神文明和政治文明达到较高水平。而，指良好的生活方式和精神风尚，物质文明、精神文明和政治文明达到较高水平。而狭义的文明是指与野蛮相对的社会体系狭义的文明是指与野蛮相对的社会体系。文明与文化的区别：文明与文化的区别：文化是人类征服自然、社会及人类自身的活动、过程、成果等多方面内容的总和，而文明则主要是指文化成果中的精华部分。文化是人类征服自然、社会及人类自身的活动5、过程、成果等多方面内容的总和，而文明则主要是指文化成果中的精华部分。2005年欧洲国家提出了2005年欧洲国家提出了新水文化宣言新水文化宣言(徐宗学译，刘昌明校)，强调坚持(徐宗学译，刘昌明校)，强调坚持水生态系统的“不恶化原则”。水生态系统的“不恶化原则”。若干认知：文明与文化的区别若干认知：文明与文化的区别 若干认知：关于景观生态学若干认知：关于景观生态学 基于景观生态学原理的城市景观河湖治理 基于景观生态学原理的城市景观河湖治理 景观生态学研究景观生物群落与环境条件之间复杂景观生态学研究景观生物群落与环境条件之间复杂的因果互馈关系，研究景观结构、空间格局及其过的因果互馈关系，研究景观结6、构、空间格局及其过程间的相互作用及其尺度效应。程间的相互作用及其尺度效应。是生态文明建设的组分之一；是生态文明建设的组分之一；水土保持是小流域治理的基本单元。密切结合河道水、沙关系研究，做到水土保持是小流域治理的基本单元。密切结合河道水、沙关系研究，做到水土保持研究要”下河“，水土保持研究要”下河“，泥沙研究要”上岸“泥沙研究要”上岸“若干认知：城市是经济社会发展的火车头若干认知：城市是经济社会发展的火车头 预计：预计：2030年城市城镇人口超过年城市城镇人口超过 10亿人。亿人。三个主要问题：三个主要问题：？城市洪涝灾害？城市洪涝灾害？初雨面源污染？初雨面源污染？缺水雨水利用？缺水雨水利用 7、若干认知：国内城镇化发展快，问题很多若干认知：国内城镇化发展快，问题很多 2.2.城镇化LID开发国际经验、城镇化LID开发国际经验、动向与国内发展 动向与国内发展 不同国情的不同国情的3个发达国家的经验：3个发达国家的经验：USA:最早提出最早提出LID理念与绿色基础设施理念与绿色基础设施 UK：英国水多，强调可持续排水英国水多，强调可持续排水SuDS AUSTRALIA：澳洲水少，强调水敏感城市澳洲水少，强调水敏感城市 表明不同自然与社经应有不同解决方案：表明不同自然与社经应有不同解决方案：中国中国是季风气候国家，采用海绵城市“是季风气候国家，采用海绵城市“Sponge City”USA 8、不同国情的3个发达国家经验：不同国情的3个发达国家经验：美国：美国：要求在源头维持和保护场地自然水文功能、要求在源头维持和保护场地自然水文功能、强调还原开发前水文循环 强调还原开发前水文循环 更多针对中小降雨事件控制径流污染 更多针对中小降雨事件控制径流污染 提出增强对流域大暴雨事件峰流量控制 提出增强对流域大暴雨事件峰流量控制 不同国情的3个发达国家经验：不同国情的3个发达国家经验：英国英国 UK：UK：Sustainable Drainage System（SuDS）Sustainable Drainage System（SuDS）英国水多，强调排水英国水多，强调排水 利用源头管理方法对径9、流利用源头管理方法对径流和污染物进行控制和污染物进行控制 “排”的过程中体现可持续性“排”的过程中体现可持续性 全过程进行分级削减和控全过程进行分级削减和控制制 水质保护 生物多样性 环境的舒适 水量调控 水质保护 水量调控 生物多样性 环境的舒适 水质保护 水量调控 不同国情的3个发达国家经验：不同国情的3个发达国家经验：澳大利亚澳大利亚 Australia：澳洲水少，采取澳洲水少，采取水敏感城市设计（水敏感城市设计（WSUD:Water Sensitive Urban Design）基于 基于雨水源头控制雨水源头控制，减少了暴雨径流，同时也增加供水，在城镇化中，减少了暴雨径流，同时也增加供10、水，在城镇化中采用新型采用新型的的节水技术节水技术。不同国情的3个发达国家经验：不同国情的3个发达国家经验：国内外有关海绵城市书刊大量出国内外有关海绵城市书刊大量出版，不胜枚举，成为研究热点版，不胜枚举，成为研究热点 Springer公司杂志出版：公司杂志出版：Resilience in Ecology and Urban Design Future City Volume 3,2013,pp 301-306，Date:14 Dec 2012 Sponge City 作者：作者：Ignacio F.Bunster-Ossa DS(法法)苏菲苏菲巴尔波巴尔波 伍业钢伍业钢 奈杰尔邓尼特、安迪克莱11、登 综上所述，综上所述，SC，SuDS，WSUD，绿色发展和水利部门的“水生态文明城市”等等的提法，都可以，绿色发展和水利部门的“水生态文明城市”等等的提法，都可以统一到统一到LID的的理念。的的理念。中国城镇化的发展五个阶段（根据周长青）中国城镇化的发展五个阶段（根据周长青）1.Before 1978:no plan 2.1978-1992:starting phases 3.1993-2002:enhancing phase 4.2003-2012:fostering phase 5.After 2012:innovatinge phase 19781980198219841986198812、19901992199419961998200020022004200620082010201220140100020003000400050006000基础设施固定资产投资（亿元）年份 基础设施固定资产投资（亿元）197819801982198419861988199019921994199619982000200220042006200820102012201401020304050607080 城市化率（%）城市化率（%）1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 Urbanization process in China:investment&population ratio Urbani13、zation process in China:investment&population ratio 国内发展：国内发展：Practices in China“今天，中国仍然是世界上最大的发展中国家。中国的人均国内生产总值仅相当于全球平均水平的三分之二、美国的七分之一、”“今天，中国仍然是世界上最大的发展中国家。中国的人均国内生产总值仅相当于全球平均水平的三分之二、美国的七分之一、”第四阶段，第四阶段，2000年初北京市就开始了城市总体规划（2004-2020)，对雨洪利用作出规划（取得国务院的批准）其中提出：2000年初北京市就开始了城市总体规划（2004-2020)，对雨洪利用作出规划（14、取得国务院的批准）其中提出：“结合城市建设、城市绿化和生态建设，广泛采用透水铺装、绿地渗蓄、修建蓄水池等措施，在满足防洪要求前提下，最大限度地将雨水就地截留利用或补给地下水”示范：如西城区双紫园小区等6个小区 “结合城市建设、城市绿化和生态建设，广泛采用透水铺装、绿地渗蓄、修建蓄水池等措施，在满足防洪要求前提下，最大限度地将雨水就地截留利用或补给地下水”示范：如西城区双紫园小区等6个小区 （北京似在我国率先考虑“海绵”的城市）（北京似在我国率先考虑“海绵”的城市）中国城镇化建设重点针对的三大水问题中国城镇化建设重点针对的三大水问题 Flooding&inundation/waterloggin15、g 相当多的相当多的城市缺水的同时，雨洪内涝与污水蔓延。城市缺水的同时，雨洪内涝与污水蔓延。2008至2010年间，全国有62%的城市发生过不同程度的内涝2008至2010年间，全国有62%的城市发生过不同程度的内涝，其中内涝灾害超过3次以上的城市有137个，其中内涝灾害超过3次以上的城市有137个 Water pollution/non-point 城镇化初雨面源城镇化初雨面源污染污染严重严重，河湖水系被随意侵占，河湖水系被随意侵占，生态退化;，生态退化;Rainwater catchment/haresting 全国2/3全国2/3的城市的城市缺水。雨水是资源，缺水。雨水是资源，而而硬化建16、筑与河道渠化将径流迅速排去硬化建筑与河道渠化将径流迅速排去，使得大量宝贵的雨水资源白白流失。使得大量宝贵的雨水资源白白流失。国内城镇化问题评价：国内城镇化问题评价：发展快，环境、生态问题严重发展快，环境、生态问题严重 Urban growth in China is very fast resulting in great number of severe contamination and ecological degradation.2015年全国曾有130个城市申请试点。筛选16位城市作为试点：2015年全国曾有130个城市申请试点。筛选16位城市作为试点：迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、17、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、常德常德、南宁、重庆、遂宁、南宁、重庆、遂宁、贵安新区贵安新区和西咸新区 和西咸新区 2016年中央筛选14个财政支持试点城市：2016年中央筛选14个财政支持试点城市：北京市、天津市、大连市、上海市、宁波市、福州市、青岛市、珠海市、深圳市、三亚市、玉溪市、庆阳市、西宁市和北京市、天津市、大连市、上海市、宁波市、福州市、青岛市、珠海市、深圳市、三亚市、玉溪市、庆阳市、西宁市和固原市固原市。显然30个城市的自然和社经条件差异非常大，各有代表性显然30个城市的自然和社经条件差异非常大，各有代表性 （我们团队参18、加的试点为：（我们团队参加的试点为：常德市常德市、固原市固原市（研究案例）（研究案例）In 2015-2016 30“Pilot-Sponge Cities”been selected for awarding subsidies by the Central government 已有30个城市通过了竞争性评审获得国家财政资助，打响了中国海绵城市建设战役。已有30个城市通过了竞争性评审获得国家财政资助，打响了中国海绵城市建设战役。3.3.城镇化的低影响建设理念与城镇化的低影响建设理念与若干思考 若干思考 大自然本身就是“海绵体”。随着工业化、城市化的推进，“钢筋混凝土”构建的城市建筑破坏了自19、然“海绵体”。大自然本身就是“海绵体”。随着工业化、城市化的推进，“钢筋混凝土”构建的城市建筑破坏了自然“海绵体”。Sponge City 海绵城市：适合生态文明社会建设的目标 海绵城市：适合生态文明社会建设的目标 习近平主席关于海绵城市的科学论述：习近平主席关于海绵城市的科学论述：解决城市缺水问题，必须顺应自然。优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。解决城市缺水问题，必须顺应自然。优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。必须指出：必须指出：习主席提出的海绵城市建设,是最为适应中国季风气候特点的高瞻远瞩 习主席提出的海绵城市20、建设,是最为适应中国季风气候特点的高瞻远瞩 1)1)基于人与自然和谐和人水和谐的理念 基于人与自然和谐和人水和谐的理念 正确对待城市发展与自然环境保护之间矛盾的对立统一 正确对待城市发展与自然环境保护之间矛盾的对立统一 坚持在城市开发中维护自然水循环，在维护良性水坚持在城市开发中维护自然水循环，在维护良性水循环中开发城市；循环中开发城市；尊重自然规律，以自然恢复为主，人工修复与自然修复并举 尊重自然规律，以自然恢复为主，人工修复与自然修复并举 2)考虑自然与社经条件的因地制宜的城市化开发2)考虑自然与社经条件的因地制宜的城市化开发 城镇化LID发展模式或海绵体的构建的地理分异性：-国际：因国情21、不同而异：-国际：因国情不同而异：-国内：因地区不同而异。-中国是季风气候国家，降水时空变异特大，需要-国内：因地区不同而异。-中国是季风气候国家，降水时空变异特大，需要采用海绵城市实现LID是合理的发展模式。采用海绵城市实现LID是合理的发展模式。海绵城市理念：维护良性海绵城市理念：维护良性/健康水循环/健康水循环 海绵城市理念：用海绵城市理念：用“海绵海绵”的概念来比喻自然系统的的概念来比喻自然系统的洪涝调节能力，指调节河水之丰欠，缓解旱涝灾害洪涝调节能力，指调节河水之丰欠，缓解旱涝灾害，使雨水就地蓄留、资源化，与城市中的公园系统、湿地系统一起，形成统一的水生态基础设施自然，使雨水就地蓄留22、资源化，与城市中的公园系统、湿地系统一起，形成统一的水生态基础设施自然保护系统。让城市降雨时能有效蓄水、防洪涝、不保护系统。让城市降雨时能有效蓄水、防洪涝、不污染，干旱时释放蓄水，自然地起到调节作用。污染，干旱时释放蓄水，自然地起到调节作用。主要科技涉及跨/多学科，主要包括与水生态相关主要科技涉及跨/多学科，主要包括与水生态相关的学科（如水文水资源、园林生态）、土木建筑科的学科（如水文水资源、园林生态）、土木建筑科学（如城市规划设计与工程等等）。是一个系统工程、与经济社会学综合集成研究的科学领域。学（如城市规划设计与工程等等）。是一个系统工程、与经济社会学综合集成研究的科学领域。3)3)根据23、系统观在宏观、中观与微观层面把握建设海绵城市 根据系统观在宏观、中观与微观层面把握建设海绵城市（1）（1）宏观层面宏观层面着眼于整个城镇流域或所在区域的水着眼于整个城镇流域或所在区域的水循环完整性，不能局限于建成区，要分析区域性水循环完整性，不能局限于建成区，要分析区域性水安全格局。结合地理信息系统、遥感技术、水文学、生态学、灾害学、景观规划等多学科知识，进行水资源量、水质、洪涝等多重风险分析，为城市总体规划提供理论依据。实行城市规划、土地利用、水利等多个部门协同工作，划定水生态功能区，总体把握城市生态建设与恢复的方向。安全格局。结合地理信息系统、遥感技术、水文学、生态学、灾害学、景观规划等多24、学科知识，进行水资源量、水质、洪涝等多重风险分析，为城市总体规划提供理论依据。实行城市规划、土地利用、水利等多个部门协同工作，划定水生态功能区，总体把握城市生态建设与恢复的方向。3)3)根据系统观在宏观、中观与微观层面把握建设 根据系统观在宏观、中观与微观层面把握建设 （2）（2）中观层面中观层面主要研究城镇、县区或其他城市功能主要研究城镇、县区或其他城市功能区尺度上，合理布局、建设维护良性水循环的LID区尺度上，合理布局、建设维护良性水循环的LID模式。在解决城镇总体及其不同功能区的物理性、生态与环境问题方面，应基于宏观尺度的风险分布和水生态功能格局，用流域水文模型、系统调控、空间优化等方法25、，定量分析不同LID措施布局对水量、水质的响应能力，构建相应的模式和模型，为海绵城市的效应与效果做出评估（例如模式。在解决城镇总体及其不同功能区的物理性、生态与环境问题方面，应基于宏观尺度的风险分布和水生态功能格局，用流域水文模型、系统调控、空间优化等方法，定量分析不同LID措施布局对水量、水质的响应能力，构建相应的模式和模型，为海绵城市的效应与效果做出评估（例如我们在常德市的LID措施布局采用的评估模型）我们在常德市的LID措施布局采用的评估模型）3)3)根据系统观在宏观、中观与微观层面把握海绵城市建设 根据系统观在宏观、中观与微观层面把握海绵城市建设 （3）（3）微观层面微观层面是指对LI26、D具体措施，包括是指对LID具体措施，包括:海绵城市“自然积存、自然渗透、自然净化”功能设计的关键技术。特别是分层土壤-植被系统的降雨入渗、土壤水分运移、地下水出流、污染物削减规律的应用；不同LID措施下垫面的“自然渗透”是产流定量的基础，蒸发和土壤水运移定量分析是“自然积存”的根据；分层土壤-植被综合体的弥散对流是定量分析“自然净化”的关键:在工程实践中，点尺度核心理论的研究对于城市建成区点、线形LID措施的再设计有重要意义；水循环基本理论的应用，对城镇扩张区面状生态基础设施或公园、湿地的设计和科学评估是重要的依据。海绵城市“自然积存、自然渗透、自然净化”功能设计的关键技术。特别是分层土壤-27、植被系统的降雨入渗、土壤水分运移、地下水出流、污染物削减规律的应用；不同LID措施下垫面的“自然渗透”是产流定量的基础，蒸发和土壤水运移定量分析是“自然积存”的根据；分层土壤-植被综合体的弥散对流是定量分析“自然净化”的关键:在工程实践中，点尺度核心理论的研究对于城市建成区点、线形LID措施的再设计有重要意义；水循环基本理论的应用，对城镇扩张区面状生态基础设施或公园、湿地的设计和科学评估是重要的依据。4 4.海绵城市建设的主要科技问题的若干讨论.海绵城市建设的主要科技问题的若干讨论 科学原理是良性城镇水循环 “6+2”1.permeability 2.Retard 3.Storage 4.Cl28、ean 5.Usage 6.Drainage Saving connect 海绵城镇的“6+2海绵城镇的“6+2”：渗、滞、蓄、净、用、排，渗、滞、蓄、净、用、排，节、连节、连 。海绵城市建设的海绵城市建设的8个重要研究内容 8个重要研究内容 暴雨暴雨发生频率、时空分布变化规律与防洪除涝工程的标准与设计 发生频率、时空分布变化规律与防洪除涝工程的标准与设计 降雨降雨入渗入渗规律、滞蓄雨洪能力计算与拦蓄工程的的标准与设计 规律、滞蓄雨洪能力计算与拦蓄工程的的标准与设计 河湖连通的生态防护，包括水系河湖连通的生态防护，包括水系流通流通性与蓄水域面积与容积及工性与蓄水域面积与容积及工程的标准与设计 29、程的标准与设计 调蓄降水的调蓄降水的地下水地下水埋深的确定与三水联合调控、利用工程的标准与设计 埋深的确定与三水联合调控、利用工程的标准与设计 雨洪雨洪雨水资源利用雨水资源利用潜力计算、利用方式与有效利用工程的标准与潜力计算、利用方式与有效利用工程的标准与设计 设计 地表水与地下水体地表水与地下水体水质变化水质变化过程，达标率控制工程的标准与设计 过程，达标率控制工程的标准与设计 节水减排节水减排、废污水回收、处理与再生水利用及工程的标准与设计、废污水回收、处理与再生水利用及工程的标准与设计 基于LID理念的海绵城市化发展与基于LID理念的海绵城市化发展与综合治理与管理综合治理与管理模式。模式30、。海绵城镇建设技术系统与主要设施海绵城镇建设技术系统与主要设施 雨洪调控：雨洪调控：减少城镇内涝 减少城镇内涝 防治污染：防治污染：河道管道分流 河道管道分流 雨水利用：雨水利用：雨水的资源化 雨水的资源化 适应技术适应技术：高效节水系统：高效节水系统 管理体制：管理体制：最严格三指标 最严格三指标 科学规划科学规划：按十六字方针：按十六字方针 低影响开发主要设施：低影响开发主要设施：透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、渗透塘、渗井、湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、调节塘、调节池、植草沟、渗管生物滞留设施、渗透塘、渗井、湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、31、调节塘、调节池、植草沟、渗管/渠、植被缓冲带、初期雨水弃流设施、人工土壤渗滤、高效节水等等设施。/渠、植被缓冲带、初期雨水弃流设施、人工土壤渗滤、高效节水等等设施。具有多个功能低影响开发单项设施:例如 具有多个功能低影响开发单项设施:例如生物滞留设施的功能生物滞留设施的功能除渗透补充地下水外，还可削减峰值流量、净化雨水，实现径流总量、径流峰值和径流污染控制等 除渗透补充地下水外，还可削减峰值流量、净化雨水，实现径流总量、径流峰值和径流污染控制等 技术系统的内容,技术系统的内容,海绵城镇建设的主要海绵城镇建设的主要工程技术与材料 工程技术与材料 Designing&materials 考虑以下主32、要技术考虑以下主要技术（非全部，供参考）（非全部，供参考）1.城镇水文监测预报系统城镇水文监测预报系统 2.暴雨计算与雨洪计算模型暴雨计算与雨洪计算模型 3.生态园林规划与工程设计生态园林规划与工程设计 4.下沉式绿地及城市湿地公园规划设计下沉式绿地及城市湿地公园规划设计 5.耐水湿、吸附净化能力强的植物材料耐水湿、吸附净化能力强的植物材料 6.城镇污水管网、排水防涝工程与材料城镇污水管网、排水防涝工程与材料 7.透水性铺装与保水建筑材料透水性铺装与保水建筑材料(如仁创集团等如仁创集团等)（续）（续）8.绿地汇聚雨水、蓄洪排涝规划设计绿地汇聚雨水、蓄洪排涝规划设计 9.中水、再生水等非常规水源33、利用技术中水、再生水等非常规水源利用技术 10.补充地下水回灌技术补充地下水回灌技术 11.城镇热岛效应与人工增雨技术城镇热岛效应与人工增雨技术 12.滨海城镇的海水利用，包括冷却与淡化技术滨海城镇的海水利用，包括冷却与淡化技术 13.海绵城镇生态、环境净化等效应计算技术海绵城镇生态、环境净化等效应计算技术 14.生态经济综合效益的评估技术。等等生态经济综合效益的评估技术。等等 Designing&materials 考虑以下主要技术考虑以下主要技术 海绵城镇建设的主要工程材料与技术 海绵城镇建设的主要工程材料与技术 海绵城市雨洪模型开发海绵城市雨洪模型开发 当前，我国城市雨洪模型的应用以国外34、模型为主，当前，我国城市雨洪模型的应用以国外模型为主，例如SWIM,MIKE-URBAN,STORM等 例如SWIM,MIKE-URBAN,STORM等 迫切需要开发适用于我国国情且在功能上能够满足迫切需要开发适用于我国国情且在功能上能够满足海绵城市规划和设计需求的城市雨洪综合模拟系统 海绵城市规划和设计需求的城市雨洪综合模拟系统 全球气候模式全球气候模式原型观测原型观测原型观测原型观测过程机理过程机理过程机理过程机理多源信息集成多源信息集成多源信息集成多源信息集成多过程综合多过程综合多过程综合多过程综合模式耦合模式耦合模式耦合模式耦合系统集成系统集成系统集成系统集成多尺度综合模拟多尺度综合模35、拟多尺度综合模拟多尺度综合模拟区域水循环模式区域水循环模式水水水水水管理问题水灾害问题水生态问题水污染问题水短缺问题不确定性资料稀缺性时空变异性气候变化气候变化气候变化气候变化气候变化气候变化人类活动人类活动人类活动人类活动人类活动人类活动水系统水管理水系统水管理水系统水系统水系统水系统水管理水管理水管理水管理流域分布式水循环模式流域分布式水循环模式HIMSHIMS水循环综合模拟系统总体框架 水循环综合模拟系统总体框架 Hydro-Informatics Modeling(HIMS)流域水循环综合模拟系统：海绵城市应用案例 流域水循环综合模拟系统：海绵城市应用案例 城市雨洪模型在海绵城市建设中36、有着广泛的用途：城市雨洪模型在海绵城市建设中有着广泛的用途：防洪排涝风险评估；低影响开发措施设计；排水设施设计；雨洪资源利用潜力评估与高效节水 防洪排涝风险评估；低影响开发措施设计；排水设施设计；雨洪资源利用潜力评估与高效节水 城市雨洪模型在海绵建设中的作用城市雨洪模型在海绵建设中的作用 城市雨洪模型在海绵建设中的作用城市雨洪模型在海绵建设中的作用 HIMS海绵城市雨洪模型定制开发海绵城市雨洪模型定制开发 城市雨洪模型在海绵建设中的作用城市雨洪模型在海绵建设中的作用 HIMS海绵城市雨洪模型原理海绵城市雨洪模型原理 主要方程：单元产流：主要方程：单元产流：tAYQEfPYPRfiiiiirii37、i/103WAeCBtEQWtCii)1(0864.021单元产污：单元产污：道路汇流：道路汇流：三维水动力学方程三维水动力学方程模型模型 2LFQqmm5.05.05.023/1222FQLIAVm5.03/1225.05.0222278.0/2mQIAFLVL 坡面汇流：管道汇流：坡面汇流：管道汇流：gAqUxTAssxAAhKKKhxQAxgAtQgAqxQtAXf1)(1cos)()(cos)(1102河道汇流：马斯京根方程河道汇流：马斯京根方程模型模型 参数的确定：利用便携式野外人工降雨器在北京、济南、拉萨等城市进行了上百场次试验，确定了城市不同土地利用类型下HIMS模型产汇流参数。38、地面地面 类型类型 各种屋顶、混凝土和沥青路面各种屋顶、混凝土和沥青路面 大块石砌路面大块石砌路面 级配碎石路面与广场级配碎石路面与广场 干砌砖石和碎石路面干砌砖石和碎石路面 非铺砌土地面非铺砌土地面 绿地和草地绿地和草地 R 0.45 0.87 1.05 1.11 1.14 1.19 r 0.36 0.62 0.72 0.77 0.79 0.84 HIMS海绵城市雨洪模型参数研发海绵城市雨洪模型参数研发 降水-产流产污实验现场 HIMS application 案例研究：常德市案例研究：常德市 湖南省省辖市，省域副中心城市，环洞庭湖生态经济圈核心城市之一。城区面积85 km2。2014年末人39、口143万人，城市化率为45.89%。年降水量1200-1900mm。综合实力位居湖南省前列，荣获国家园林城市、国家环境保护模范城市等称号。城区已经启动110多个涉水项目。2015年成功入围全国“首批海绵城市建设试点城市”。Changde 关键问题：关键问题：复杂下垫面条件复杂下垫面条件下下雨洪多种产汇流过程耦合模拟雨洪多种产汇流过程耦合模拟 不同地块不同地块LID措施综合优化及效果评估措施综合优化及效果评估 项目来源于项目来源于“常德市海绵城市专项规划”，“常德市海绵城市专项规划”，也是我国第一批海绵城市专项规划之一。也是我国第一批海绵城市专项规划之一。HIMS海绵城市雨洪模型开发海绵城市雨40、洪模型开发 研究区径流系数 分布模拟结果 研究区径流系数 分布模拟结果 模型应用：模型应用：常德市海绵城市试点常德市海绵城市试点规划设计 规划设计 Objective of annual precipitation capture rate(75%-85%)模型定制应用：常德市海绵城市试点模型定制应用：常德市海绵城市试点规划设计 规划设计 20年一遇设计暴雨中心城区易涝点水深分布模拟 20年一遇设计暴雨中心城区易涝点水深分布模拟 中心城区低影响开发措施后 年径流总量控制率模拟 中心城区低影响开发措施后 年径流总量控制率模拟 HIMS 模拟：模拟：设计暴雨、房屋路面、管网参数等设计暴雨、房屋路面41、管网参数等不同条件下的雨洪过程影响的分布式模拟与评价。不同条件下的雨洪过程影响的分布式模拟与评价。常德海绵城市规划常德海绵城市规划构建经验：构建经验：城市低影响开发雨水系统构建 强制性指标：年径流总量控制率。引导性指标：下沉式绿地、透水铺装、绿色屋顶率 城市超标雨水排放通道构建 通过城市内河、大的调蓄水体、城市大排水通道等大排水系统应对。严格保护城市坑塘水体 城市水系构建，包括河道、河岸 山洪防范体系、城市超标雨水排放骨架 城市自然水系机理、城市水系调蓄空间 城市水环境治理 雨污分流、建设截污干管、分流制 城市水生态治理 水生植物修复技术、生态护岸 城市生态格局构建与保护 山体、林地、田园、42、湿地公园、绿线、内河水系 中国海绵城市市场规模预估中国海绵城市市场规模预估 （根据中规院）（根据中规院）2020年，城市建成区2020年，城市建成区20%以上的面积20%以上的面积达到目标要求，达到目标要求，将有1.8万亿元投资规模；将有1.8万亿元投资规模；2030年，城市建成区2030年，城市建成区80%以上的面积80%以上的面积达到目标要求，达到目标要求，建设资金规模近8万亿元 建设资金规模近8万亿元 固原市是贫困地区、民族地区、革命老区 第一批国家新型城镇化综合试点城市 “丝绸之路”上的重要节点城市 地处黄土高原中西部、宁夏南部 全市城镇化率43.1%中心城区建成区面积44平方公里，人43、口28万 水资源极其匮乏 Public-Private Partnership(PPP)海绵城市海绵城市PPP模式案例模式案例-固原固原(Guyuan City)选择合适的社会资本 按照2:8股权比例成立PPP项目公司 签订PPP项目协议 项目公司负责PPP合作期内固原市海绵城市的设计、融资、建设与运营 刘昌明刘昌明 翟浩汇翟浩汇 主编，主编，1998 刘昌明刘昌明 李丽娟李丽娟 主编，主编，2003 顾斌杰顾斌杰、张敦强、潘云生、杨广欣、黄冠华、左强，、张敦强、潘云生、杨广欣、黄冠华、左强，2001 刘昌明刘昌明 翟浩汇翟浩汇 主编，主编，1998 刘昌明刘昌明 李丽娟李丽娟 主编，主编，244、003 90年代开始雨水资源化部分研究成果 刘昌明刘昌明 翟浩辉翟浩辉 主编，主编，1998 刘昌明刘昌明 李丽娟李丽娟 主编，主编，2003 顾斌杰顾斌杰、张敦强、潘云生、杨广欣、黄冠华、左强，、张敦强、潘云生、杨广欣、黄冠华、左强，2001 解决城市缺水问题可通过雨水资源化技术实现解决城市缺水问题可通过雨水资源化技术实现,包括包括90年代以来我国开展的雨水利用研究工作，年代以来我国开展的雨水利用研究工作，例如雨水资源化研究发表的雨水利用研究报告”例如雨水资源化研究发表的雨水利用研究报告”5.几点小结与建议几点小结与建议 实现两个百年的强国战略，城市化是必由之路，海绵城市建设是重大的举措。实45、现两个百年的强国战略，城市化是必由之路，海绵城市建设是重大的举措。基于人与自然和谐，充分发挥自然恢复力，修复水生态系统，提高城镇的宜居环境（基于人与自然和谐，充分发挥自然恢复力，修复水生态系统，提高城镇的宜居环境（10亿以上人口）。亿以上人口）。几点结论与建议：几点结论与建议：我国海绵城市建设需要结合宏观、中观、微观三个层面协同发展，维护城镇流域水循环的完整性，完善规划与建设设计。我国海绵城市建设需要结合宏观、中观、微观三个层面协同发展，维护城镇流域水循环的完整性，完善规划与建设设计。不仅要利用水文、水力、生态、城市规划学知识实现海绵城市“自然积存、自然渗透、自然净化”的功能，还应结合景观规划46、设计等新的方法、理念，不仅要利用水文、水力、生态、城市规划学知识实现海绵城市“自然积存、自然渗透、自然净化”的功能，还应结合景观规划、设计等新的方法、理念，几点结论与建议：几点结论与建议：海绵城市的科技内涵与技术应用因地理环境海绵城市的科技内涵与技术应用因地理环境而异，尤其在中国地区差异很大，应因地置而异，尤其在中国地区差异很大，应因地置宜，海绵城市科技有巨大的创新空间。加强“海绵体”水循环各个环节机理、工程与材宜，海绵城市科技有巨大的创新空间。加强“海绵体”水循环各个环节机理、工程与材料的科技创新+应用示范。料的科技创新+应用示范。海绵城市的建设与管理，是跨多学科的系统海绵城市的建设与管理47、，是跨多学科的系统工程，必须实行城建与水利学科、生态园林工程，必须实行城建与水利学科、生态园林科技的的协同与合作。科技的的协同与合作。几点结论与建议：几点结论与建议：加大R&D，实现海绵城市科技创新发展,加强监测+实验研究，制定海绵功能技术规范与评估标准、海绵城市综合管理制度。加大R&D，实现海绵城市科技创新发展,加强监测+实验研究，制定海绵功能技术规范与评估标准、海绵城市综合管理制度。至2030年估计中国海绵城市的市场规模大约为8万亿元，如何科学制定PPP模式，是我们面临重大研究课题。至2030年估计中国海绵城市的市场规模大约为8万亿元，如何科学制定PPP模式，是我们面临重大研究课题。几点结48、论与建议：几点结论与建议：PPP有一系列模式：包括了有一系列模式：包括了BOTTOTBOOTPFI等数十种变形模式等数十种变形模式。财政部文件明确认可的包括。财政部文件明确认可的包括OM（委托运营（委托运营）MC（管理合同）管理合同）BOT（建设（建设-运营运营-移交）移交）BOO（建设（建设-拥有拥有-运营）运营）TOT（转让（转让-运营运营-移交）移交）ROT（改建改建-运营运营-移交移交）中外三个海绵城市典型案例的模式框架和实施要点总结如下：表1 海绵城市典型案例总结 Table 1 Case summary of sponge city 项目名称项目名称 技术经济指标技术经济指标 模式49、框架模式框架 实施要点实施要点 济南市海绵城市济南市海绵城市PPP项目项目 总投资总投资38.5亿元，占试点项目总投资的亿元，占试点项目总投资的51.3%，含三个汇水分区，含三个汇水分区 BOT+TOT模式，合作模式，合作期期15年（含建设期）年（含建设期）流域打包；政企共同出资组建项目公司；收益来源多元化；按效付费；综合评标流域打包；政企共同出资组建项目公司；收益来源多元化；按效付费；综合评标 固原市海绵城市固原市海绵城市PPP项目项目 总投资总投资38亿元，占试点项目总投资的亿元，占试点项目总投资的51.3%，BOT+ROT模式，合作期模式，合作期15年（含建设期）年（含建设期）机制建设；投融资结构设计；协同推进；风险分担；物有所值；财政承受能力机制建设；投融资结构设计；协同推进；风险分担；物有所值；财政承受能力 乔治王子郡海绵城乔治王子郡海绵城市市PPP案例案例 1.2亿美元亿美元 DBFOM模模式，合作期式，合作期30年年 发行免税债券；公众缴纳雨污费发行免税债券；公众缴纳雨污费作为收益；向当地企业倾斜作为收益；向当地企业倾斜 中外三个海绵城市典型案例的模式框架和实施要点 中外三个海绵城市典型案例的模式框架和实施要点 THANK YOUTHANK YOU！谢谢各位 谢谢各位 落实生态文明建设 落实生态文明建设 态态 文文 明明 建建 设设 生生